CN105917026A - 焊接性及耐蚀性优异的热压成型用镀覆钢板、成型部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热压成型用镀覆钢板、利用该钢板制造的热压成型部件及其制造方法，其中所述镀覆钢板包括：基材钢板；以及复合镀覆层，其形成于所述基材钢板的至少一面，以锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层交替的方式形成，且最上层形成铝(Al)基镀覆层，其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。

Description

焊接性及耐蚀性优异的热压成型用镀覆钢板、成型部件及其 制造方法
技术领域
本发明涉及一种焊接性及耐腐蚀性优异的热压成型用镀覆钢板及成型部件。更具体而言，涉及一种可适用于汽车用部件等的、具有优异焊接性及耐蚀性的热压成型用镀覆钢板、利用其的成型部件以及其制造方法。
背景技术
目前，为了汽车的轻量化，高强度钢的应用日益增加，但这种高强度钢在常温下加工时存在容易断裂的问题，且由于加工时还发生回弹(spring back)的现象，很难进行精密的尺寸加工，存在无法实现复杂产品的成型的问题。为解决这种问题，最近作为用于加工高刚度钢的优选方法而采用热压成型(Hot press forming，HPF)。
热压成型(HPF)是利用钢板在高温下发生软质化、变高延展性的性质，在高温下将钢板加工成复杂形状的方法。更具体地，是在将钢板加热至奥氏体区域以上的状态下加工的同时快速冷却，使钢板的组织相变为马氏体，从而能够制造具有高强度、精密形状的产品的方法。
然而，将钢材加热至高温时，有可能发生钢材表面腐蚀或者脱碳等现象，为了防止这种现象，大多使用表面形成锌基镀覆层或者铝基镀覆层的镀覆钢材作为用于热压成型的材料。特别是，具有锌基镀覆层的锌镀覆钢板是利用锌的自牺牲腐蚀保护来提升钢材的耐蚀性。
如上所述，作为具有耐蚀性的钢板，日本公开专利公报第2006-022395号公开了一种热浸镀锌钢板。该热浸镀锌钢板由于在钢板上实施热浸镀锌后实施热压成型，由此钢板表面具有锌为70％以上的合金相，因此具有耐蚀性优异的特征。
但是，在高温空气中对如热浸镀锌钢板等的镀锌钢板进行加热时，镀锌钢板表面形成锌氧化物，而这种锌氧化物成型后在如点焊等焊接过程中作为阻碍电流通过的电阻而发挥作用，因此存在焊接性差的问题。对此，为了改善点焊性能，存在进一步进行去除成型后的钢板表面所存在的锌氧化物的工序的方法，但其具有导致制造费用增加的问题。
另外，美国授权专利第6,296,805号是涉及一种热压成型后防止钢板表面形成氧化物的方法，公开了在钢板上实施铝镀覆而具有铝(Al)镀覆层的热压成型用钢板。如果在钢板上实施具有优异的耐热性的热浸镀铝后实施热压成型，则成型后的成型品表面不存在氧化物、或仅具有非常微量的氧化物，因此具有点焊性能优异的优点。然而，相比于锌，铝在防止基材钢的腐蚀的牺牲腐蚀保护能力不足，因此在基材钢暴露的情况下，存在耐蚀性急剧降低的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明提供一种热压成型用镀覆钢板、利用该钢板的热压成型部件及其制造方法，所述热压成型用镀覆钢板即使进行热压成型，钢板表面的氧化物很薄，故具有优异的点焊性能，且基材钢上部的合金层内具有较基材钢电化学性活泼的合金层，因此具有防止基材钢的腐蚀的牺牲腐蚀保护能力。
另外，本发明的技术问题并不仅限于上述内容，本发明的技术问题可基于本说明书的整体内容而理解，对于本发明所属技术领域的技术人员而言，理解本发明附加的技术问题不会有任何困难。
(二)技术方案
一方面，本发明提供一种镀覆钢板，其包括：基材钢板；以及复合镀覆层，其形成于所述基材钢板的至少一面，以锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层交替的方式形成，且最上层形成铝(Al)基镀覆层，其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
另外，更加优选地，所述复合镀覆层的整体厚度为5～25μm，其中所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为20～50％。
另外，所述锰(Mn)基镀覆层可包括20重量％(0重量％除外)以下的选自由铬、锌(Zn)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、以及钛(Ti)组成的组中的1种以上。
并且，所述铝(Al)基镀覆层可包括20重量％(0重量％除外)以下的选自由锌(Zn)、硅(Si)、镁(Mg)、以及锰(Mn)中的1种以上。
另外，优选地，所述镀覆钢板是热压成型用镀覆钢板。
另外，本发明将所述镀覆钢板通过热压成型来制造，本发明还提供一种热压成型部件，其包括：基材钢板；以及合金层，形成于所述基材钢板的至少一面。
此时，所述合金层可以包括选自由铁(Fe)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相、以及铝(Al)-锰(Mn)基合金相中的2种以上的合金相。
并且，所述合金层还可包括选自由锌(Zn)-锰(Mn)基合金相、锌(Zn)-铁(Fe)基合金相、铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-镁(Mg)基合金相、以及铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-硅(Si)基合金相中的1种以上的合金相。
另外，优选地，所述合金层的最上层为包括铝(Al)的合金相。
更加具体地，所述合金层的最上层可以为铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相或者铝(Al)-锰(Mn)基合金相。
或者，所述合金层的最上层可以为铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-镁(Mg)基合金相、或者铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-硅(Si)基合金相。
另外，优选地，所述合金层的最外表面形成的表面氧化物的厚度为2μm以下。
作为另一方面，本发明提供一种热压成型用镀覆钢板的制造方法，包括：准备基材钢板的步骤；在所述准备的基材钢板的至少一面，以最上层形成铝(Al)基镀覆层的方式交替形成锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层，从而形成复合镀覆层的步骤，其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
另外，优选地，所述锰(Mn)基镀覆层是通过干法镀覆形成。
另外，本发明还提供一种热压成型部件的制造方法，包括：以3～200℃/s的平均升温速度将基材钢板加热至Ac3相变点～1000℃的步骤；在所述温度条件下，对所述加热的镀覆钢板进行热压成型的步骤；以及对所述热压成型的镀覆钢板进行冷却的步骤。
此时，所述加热步骤之后还可包括：在所述温度条件下，将所述加热的镀覆钢板保持240秒以下的步骤。
进一步地，解决上述技术问题的技术手段并非列举了本发明的全部特征。可参照以下具体实施方式更加详细理解本发明的多种特征和由此带来的优点和效果。
(三)有益效果
根据本发明的镀覆钢板的复合镀覆层的最上层具有铝(Al)基镀覆层，对其进行热压成型而制造的成型部件，表面的氧化物很薄，因此具有点焊性能优异的优点。
并且，对本发明的镀覆钢板进行热压成型而制造的成型部件，在加热过程中，复合镀覆层与基材钢发生合金化而形成铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)基、铝(Al)-锰(Mn)基等合金相，这些合金相的电化学性较基材钢活泼，因此具有能够防止基材钢的腐蚀的牺牲腐蚀保护能力，具有耐蚀性优异的优点。
附图说明
图1的(a)、(b)及(c)是示例性的表示根据本发明的实施例的、具有复合镀覆层的热压成型用镀覆钢板的截面示意图。
图2的(a)、(b)、(c)及(d)是示例性的表示根据本发明的实施例的、具有合金层的热压成型部件的截面示意图。
图3是根据本发明体现例的、具有氧化物层的热压成型部件的截面示意图。
优选实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。然而，本发明的实施方式可变形为其它多种形式，本发明的范围并不限定于在以下说明的实施方式。并且，本发明的实施方式是为了向本发明所属技术领域的技术人员更加完整的说明本发明而提供的。附图中的组成构件的形状以及大小等，可能会为了更加明确的说明而放大表示。
1.镀覆钢板
由于铝镀覆钢板具有耐热性，因此加热以及成型后，表面形成的氧化物非常薄，因此具有成型部件的点焊特性非常优异的优点。然而，成型后基材钢上部的合金层的活泼的电化学电势(potential)不足以保护基材钢，故无法实现对基材钢的牺牲腐蚀保护。因此，作为用于热压成型用钢板的镀覆层的特性需具备耐热性，并在合金层内形成合金相，所述合金相是在加热以及成型后，所述镀覆层充分活泼到能够保护基材钢的程度。
本发明的发明人为实现上述目的进行了反复研究，结果发现在基材钢板上交替形成锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层，其中以最上层为铝(Al)基镀覆层的方式形成整体厚度为5～30μm的复合镀覆层，此时，当所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为60％以下时，在之后加热镀覆钢板的过程中，复合镀覆层以及基材钢发生合金化，从而形成铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)基、铝(Al)-锰(Mn)基等合金相，其结果是，不仅热压成型后表面的氧化物非常少，故点焊性能优异，而且耐蚀性也优异，从而完成了本发明。
更加具体地，本发明的热压成型用镀覆钢板，其特征在于，包括：基材钢板；以及复合镀覆层，其形成于所述基材钢板的至少一面，且锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层交替形成，且最上层为铝(Al)基镀覆层，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
首先，本发明的所述基材钢板可利用普通的碳钢，优选包括：碳(C)：0.1～0.4重量％、硅(Si)：0.05～1.5重量％、锰(Mn)：0.5～3.0重量％、其余为铁以及其他不可避免的杂质，但并不仅限于所述组成成分。
碳(C)：0.1～0.4重量％
碳是增加钢板的强度的最有效的元素，但含量过多时还可以是降低焊接性以及低温韧性的元素。当碳含量低于0.1重量％时，即使在奥氏体单相区进行热压成型，也很难确保所预期的强度。相反，当碳含量超过0.4重量％时，由于焊接性以及低温韧性劣化，因此并不作为优选，并且由于其强度过度增加，增加在退火和镀覆工艺中阻碍通板性等的不利于制造工序的问题。因此，优选包括0.1～0.4重量％的碳。
硅(Si)：0.05～1.5重量％
硅作为脱氧剂使用，是为了基于固溶强化来提高强度而添加的元素。为了在本发明中体现这种效果，优选包括0.05重量％以上。然而，当所述硅含量超过1.5重量％时，热轧板的酸洗比较困难，因此有可能导致热轧钢板的酸洗效果不良(poor pickling)以及由于酸洗效果不良或氧化物没有去除引起的氧化皮残留而带来的表面缺陷。
锰(Mn)：0.5～3.0重量％
锰作为固溶强化的元素，非常有助于强度的提升，且是延迟从奥氏体相变成铁素体的有效元素。为了在本发明中体现这种效果，优选包括0.5重量％以上。然而，锰含量超过3.0重量％时，存在焊接性、热轧性等发生劣化的问题。
本发明的基材钢板的其余的组成成分为铁(Fe)。然而，在通常的制造过程中，从原料或者周围环境中不可避免地混入杂质，因此无法排除所述杂质。对于这种杂质，通常的制造过程的任何技术人员均能够知晓，故本发明中将不特别涉及相关内容。
另外，本发明的所述基材钢板包括所述含量范围的合金元素也可充分获得技术效果，但是为了更加提升强度、韧性、焊接性等特性，还可包括选自由氮(N)：0.001～0.02重量％、硼(B)：0.0001～0.01重量％、钛(Ti)：0.001～0.1重量％、铌(Nb)：0.001～0.1重量％、钒(V)：0.001～0.01重量％、铬(Cr)：0.001～1.0重量％、钼(Mo)：0.001～1.0重量％、锑(Sb)：0.001～0.1重量％以及钨(W)：0.001～0.3重量％组成的组中的1种以上。
氮(N)：0.001～0.02重量％
氮在奥氏体晶粒内，在凝固过程中通过与铝相互作用而析出微小的氮化物，促进双晶的产生，从而提升钢板的成型时的强度和延展性，但随着氮含量的增加，析出过多的氮化物，导致热加工性以及延伸率降低，故优选控制氮含量。当氮含量低于0.001重量％时，为了在制钢过程中控制氮，而出现制造费用大幅上升的问题，而当超过0.02重量％时，析出过多的氮化物，因此降低热加工性、延伸率以及发生龟裂。
硼(B)：0.0001～0.01重量％
硼是延迟从奥氏体相变成铁素体的有效元素。为了在本发明中体现这种效果，优选包括0.0001重量％以上。当所述硼的含量超过0.01重量％时，存在降低热加工性的问题。
钛(Ti)、铌(Nb)、钒(V)：各自为0.001～0.1重量％
钛、铌以及钒为用于提升钢板强度、细化粒径以及提升热处理性的有效元素。为了在本发明中体现这种效果，优选各自包括0.001重量％以上。然而，当所述各元素的含量超过0.1重量％时，制造费用上升，且由于产生过多的碳、氮化物，因此难以确保预期的强度以及屈服强度。
铬(Cr)、钼(Mo)：各自为0.001～1.0重量％
铬和钼是不仅能够提高淬透性，而且增加钢板的韧性的有效元素。将其添加至需要高冲击能量特征的钢板时，效果更佳明显。然而，所述铬和钼各自的含量低于0.001重量％时，无法获得充分的上述效果；而当含量超过1.0重量％时，不仅其效果饱和，且制造费用也会上升。
锑(Sb)：0.001～0.1重量％
锑是通过抑制热轧时晶界的选择氧化，使得氧化皮的生成均匀，且起到提升热轧材料的酸洗性的作用的元素。为了在本发明中体现这种效果，优选包括0.001重量％以上。所述锑的含量超过0.1重量％时，不仅其效果饱和，且制造费用也会上升，并导致热加工时的脆性。
钨(W)：0.001～0.3重量％
钨是提升钢板的热处理淬透性的元素，同时含钨析出物是有助于确保强度的元素。为了在本发明中体现这种效果，优选包括0.001重量％以上。当所述钨的含量超过0.3重量％时，不仅其效果饱和，且制造费用也会上升。
其次，本发明的所述复合镀覆层为锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层交替形成的，最上层形成铝(Al)基镀覆层，复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，此时，所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例优选为5～60％。
相比于铁，锰(Mn)为电化学性更活泼的元素，当所述锰(Mn)与铝(Al)或者铁(Fe)合金化，形成铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铝(Al)-锰(Mn)基等合金相时，相比于单独的铝(Al)或者铝(Al)-铁(Fe)合金相，其电化学性更活泼。因此，随着镀覆层中锰(Mn)的比例增加，加热以及成型后合金层的电势更活泼，由此对基材钢的牺牲腐蚀保护能力增加。然而，相比于整体厚度，当锰(Mn)基镀覆层过厚时，虽然对基材钢的牺牲腐蚀保护能力优异，但锰(Mn)可扩散至表层，其中一部分形成锰(Mn)氧化物，而在表面上形成的锰(Mn)氧化物相比于金属具有更大的电阻，因此存在点焊性能降低的问题。并且，相比于整体厚度，当锰(Mn)基镀覆层过薄时，锰(Mn)无法通过热处理与铝(Al)或铁(Fe)进行合金化来产生铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铝(Al)-锰(Mn)基等合金相，或者产生的太少，以至于合金层的牺牲腐蚀保护性几乎不存在，因此无法确保充分的耐蚀性。因此，相比于复合镀覆层的整体厚度，本发明中锰(Mn)基镀覆层优选形成5～60％，例如，锰(Mn)基镀覆层可以以10～55％或者20～50％形成。
另外，当所述复合镀覆层的厚度过薄时，无法确保充分的耐蚀性，相反地，当厚度过厚时，能够确保充分的耐蚀性，但可能会增加制造费用，故也不是优选的方案。因此，复合镀覆层的厚度优选为5～30μm，例如可以是5～25μm的程度。此时，镀覆层的厚度以单面为基准。
并且，所述复合镀覆层可包括锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层各一层，一共两层。或者，可以以交替的方式共包括三层以上。然而，如上所述的复合镀覆层的最上层优选包括铝(Al)基镀覆层。
例如，如图1所示，当本发明的复合镀覆层(a)构成为两层时，以锰(Mn)基镀覆层/铝(Al)基镀覆层的顺序构成；当本发明的复合镀覆层(b)构成为三层时，以铝(Al)基镀覆层/锰(Mn)基镀覆层/铝(Al)基镀覆层的顺序构成；当本发明的复合镀覆层(c)构成为四层时，以锰(Mn)基镀覆层/铝(Al)基镀覆层/锰(Mn)基镀覆层/铝(Al)基镀覆层的顺序构成。
如果，当复合镀覆层的最上层包括锰(Mn)基镀覆层的情况下，在热压成型后，钢板表层部形成以锰(Mn)为主要成分的氧化物，因此具有点焊性能差的问题。
另外，所述锰(Mn)基镀覆层优选包括80重量％以上的锰(Mn)，并可包括20重量％(0重量％除外)以下的选自相比于铁(Fe)电化学性更活泼的由铬(Cr)、锌(Zn)、铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、以及钛(i)组成的组中的1种以上。在这种情况下，也可具有本发明所预期的热压成型后的优异的焊接性以及耐蚀性的特性。
并且，所述铝(Al)基镀覆层优选包括80重量％以上的铝(Al)，并且出于控制铝(Al)基镀覆层的硬度、镀液流动性等的目的，可包括20重量％(0重量％除外)以下的选自由锌(Zn)、硅(Si)、镁(Mg)以及锰(Mn)组成的组中的1种以上。在这种情况下，也可获得本发明所预期的热压成型后的优异的焊接性以及耐蚀性的特性。
另外，所述镀覆钢板在热压成型过程中，为了对钢板进行热压而加热至Ac3相变点～1000℃的温度范围时，复合镀覆层和基材钢发生合金化，优选形成选自由铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)基以及铝(Al)-锰(Mn)基组成的组中的2种以上的合金相。在这种情况下，热压成型后的表面上氧化物特别少，不仅点焊性能优异，耐蚀性也很优异。
另外，所述镀覆钢板在热压成型过程中，为了对钢板进行热压而加热至Ac3相变点～1000℃的温度范围时，额外的成分参与合金化过程，从而可进一步形成选自例如由锌(Zn)-锰(Mn)基、锌(Zn)-铁(Fe)基、铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-镁(Mg)基、以及铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-硅(Si)基组成的组中的1种以上的合金相。可额外包括的合金相并不仅限于此，可根据额外包括在镀覆层中的成分的种类而适当变更。另一方面，此时热压成型后的表面上的氧化物特别少，不仅点焊性能优异，耐蚀性也很优异。
2.镀覆钢板的制造方法
以下，对本发明的所述镀覆钢板的制造方法进行说明。
本发明的热压成型用镀覆钢板的制造方法，其特征在于，包括：准备基材钢板的步骤；以及在所述准备的基材钢板的至少一面，以最上层形成铝(Al)基镀覆层的方式交替形成锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层，从而形成复合镀覆层的步骤。所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，此时，所述锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
首先，只要所述基材钢板是包括如上所述的组成成分的基材钢板，对其制造方法等不进行特别限定，可用本发明所属技术领域的公知方法进行制造并准备。并且，也可利用包括如上所述的组成成分的、市售的普通的基材钢板。
接着，在准备的所述基材钢板的至少一面，以最上层形成铝(Al)基镀覆层的方式交替形成锰(Mn)基镀覆层和铝(Al)基镀覆层，从而形成复合镀覆层。此时，优选地，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，锰(Mn)基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
另外，所述复合镀覆层可通过公知的镀覆方法而形成。例如，所述锰(Mn)镀覆方法可优选利用沉积镀覆法，所述铝(Al)镀覆方法可优选利用热浸镀法或者沉积镀覆法。另外，本发明中，考虑到镀覆作业的便利性、镀覆效率以及轻易调节附着量等，可优选使用干法镀覆。
3.热压成型部件
以下，对利用本发明的所述镀覆钢板制造的热压成型部件进行说明。
本发明的热压成型部件可通过对所述镀覆钢板进行热压成型来获得，包括基材钢板以及形成于所述基材钢板的至少一面的合金层。此时，所述基材钢板可以使用具有如上所述的构成的普通的基材钢板。
另外，如上所述，所述合金层是通过镀覆钢板的复合镀覆层以及基材钢发生合金化而形成，其结果，所述合金层由多个合金相构成。更具体地，所述合金层包括由铁(Fe)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相以及铝(Al)-锰(Mn)基合金相组成的组中的2种以上的合金相。
例如，如图2例示性地表示，本发明的合金层(a)可以由铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相构成；或者，(b)可以由铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相构成；或者，(c)可以由铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-锰(Mn)基合金相构成；或者，(d)可以由铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-锰(Mn)基合金相构成。只是，这些仅仅是为了说明本发明的合金层的概略性的示例，本发明的合金层并不仅限于上述组合。并且，包括合金相的层的顺序也并不仅限定于此。
另外，如上所述，对于所述合金层而言，镀覆钢板的复合镀覆层以及基材钢发生合金化时，额外的成分也可参与到合金化过程，例如，还可包括选自由锌(Zn)-锰(Mn)基、锌(Zn)-铁(Fe)基、铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-镁(Mg)基以及铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-硅(Si)基组成的组中的1种以上的合金相。只是，可额外包括的合金相并不仅限于此，可根据额外包括在镀覆钢板的复合镀覆层中的组成成分的种类而适当变更。
另外，如图3所示，本发明的所述成型部件在合金层的最外表面可形成表面氧化物。此时，形成于所述合金层的最外表面的表面氧化物的厚度为2μm以下，优选地，低于1μm。因为，在这种情况下，由于表面的氧化物很薄，点焊性能优异。
并且，所述合金层的最上层优选为包括铝(Al)的合金相。即，如上所述，本发明的合金层可以以多种方式包括2种以上的合金相，但最外层优选包括铝(Al)的合金相，以便有利于形成如上所述的薄的氧化物。
另外，作为包括铝(Al)的合金相的示例，可为铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相；或者，根据额外成分的铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-铝(Al)基合金相、铝(Al)-锰(Mn)基合金相、铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-镁(Mg)基合金相、或者，铁(Fe)-锰(Mn)-铝(Al)-硅(Si)基合金相等，但并不仅限于此，可根据额外包括在镀覆钢板的复合镀覆层中的组成成分的种类而适当变更。
4.热压成型部件的制造方法
以下，对本发明的热压成型部件的制造方法进行说明。
本发明的热压成型部件的制造方法，其特征在于，包括：以3～200℃/s的平均升温速度将所述镀敷钢板加热至Ac3相变点～1000℃的步骤；在所述温度条件下，对所述加热的镀覆钢板进行热压成型的步骤；以及对所述热压成型的镀覆钢板进行冷却的步骤。
另外，所述加热的步骤，可利用本发明所属技术领域一般利用的方法，例如，可利用通过电炉或者燃气炉等进行的加热、火焰加热、电加热、高频加热、感应加热等，但并不仅限于此。
此时，所述加热的步骤中，加热温度优选为Ac3相变点(铁素体相变为奥氏体的温度)～1000℃的程度，更优选为Ac3相变点(铁素体相变为奥氏体的温度)～950℃的程度。本发明的镀覆钢板在加热至所述温度范围的过程中，基材钢和镀覆层发生合金化，从而形成铁(Fe)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)-锰(Mn)基、铁(Fe)-铝(Al)基以及铝(Al)-锰(Mn)基等合金相。
并且，所述加热步骤中平均升温速度为3～200℃/s的程度，更优选为5～150℃/s的程度。当升温速度满足所述范围时，可获得优异的耐蚀性、优异的生产性、以及薄的表层氧化物。例如，当升温速度低于所述范围时，达到目标温度所需的时间很长，由于加热过长导致表层的氧化物形成为1μm以上。并且，向镀覆层内的基材钢的扩散增加，其结果导致合金层内的铁含量增加，因此不利于耐蚀性，且生产性也降低。
另外，本发明在所述加热的步骤之后，根据需要，为确保目标材质，可将所述加热的镀覆钢板在所述温度下保持一定的时间。此时，当保持时间过长时，由于底层的锰(Mn)或者基材钢扩散至表层，形成氧化物的时间变长，导致氧化物的厚度增加，其结果导致点焊性能降低的问题。因此，为了获得作为目标的、低于1μm的氧化物的厚度，保持时间优选为240秒以下，例如为10～200秒的程度。
另外，所述成型的步骤可利用本发明所属技术领域中一般利用的方法，例如，可以以维持所述加热温度的状态，利用压力机将所述钢板热压成型成所需要的形状，但并不仅限于此。
另外，所述冷却的步骤中，优选以10℃/s以上的冷却速度冷却至100℃。当冷却速度低于10℃/s时，奥氏体相变为铁素体的比例增加，因此存在冷却后强度降低的问题。
具体实施方式
以下，通过实施例对本发明进行更加详细的说明。
首先，将厚度为1.5mm的普通的热压成型用冷轧钢板作为基材钢板准备。所述基材钢板包括：C：0.22重量％、Si：0.24重量％、Mn：1.56重量％、P：0.012重量％、B：0.0028重量％、Cr：0.01重量％、Ti：0.03重量％，其余Fe以及其他不可避免的杂质。
接着，在所述基材钢板的上部沉积镀覆Mn，以形成如表1所示的镀覆厚度，其中一部分将Zn、Mg等成分进行合金并沉积。接着，在其上面沉积镀覆Al，一部分将Si、Mg进行合金并沉积。为了比较，还制造了在基材钢板上用Al、Mn或者Zn进行镀覆处理的镀覆钢板。溶解所述各个制造的镀覆钢板的镀覆层，分析镀覆附着量，并将其换算成厚度，并将镀覆层的整体厚度表示在下述的表1。
表1
(在上述表1中，镀覆层厚度比例是以{(第1镀覆层厚度/整体镀覆层厚度)×100}计算出的值)
接着，对各个所述镀覆钢板，以下述表2中所示的条件实施热压成型来制造成型品，并评价制造的成型品的特性，表示在下述的表2中。此时，为进行耐蚀性评价，进行1200小时的盐雾试验(SST)，之后测量了基材钢的最大腐蚀深度。
表2
如上述表1以及表2所示，本发明例1至6的热压成型部件的基材钢的上部形成包括Fe-Mn基、Fe-Al-Mn基、Fe-Al基、Al-Mn基等的合金相中的2种以上的合金相的合金层，其最上层包括Al基合金相，且表面氧化物的厚度形成为小于1μm，并经过盐雾试验后，基材钢腐蚀深度为0.18mm以下，即耐蚀性优异。
并且，本发明例7以及8的热压成型部件在基材钢的上部形成包括Fe-Mn基、Fe-Al-Mn基、Fe-Al基、Al-Mn基、Fe-Mn-Al-Mg基、Zn-Mn基等合金相中的2种以上的合金相的合金层，其最上层包括Al基合金相，且表面氧化物的厚度形成为小于1μm，并经过盐雾试验后，基材钢腐蚀深度为0.14mm以下，即耐蚀性优异。
并且，本发明例9以及10的热压成型部件在基材钢的上部形成包括Fe-Al基、Al-Mn基、Fe-Al-Mn基、Fe-Mn-Al-Si基等合金相中的2种以上的合金相的合金层，其最上层包括Al基合金相，且表面氧化物的厚度形成为小于1μm，并经过盐雾试验后，基材钢腐蚀深度为小于0.1mm，即耐蚀性优异。
与此相反，比较例1是将Al以15μm厚度单层镀覆的情况，所制造的热压成型部件的基材钢上部形成具有耐热性的Fe-Al基合金相，表面氧化物的厚度为小于1μm，很薄，但Al镀覆层对基材钢没有牺牲腐蚀保护能力，因此经过盐雾试验后，基材钢腐蚀深度为0.51mm，即耐蚀性不良。
并且，比较例2是将Mn以13.8μm的厚度单层镀覆的情况，所制造的热压成型部件的基材钢上部形成Fe-Mn基合金相，表面的Mn被氧化而形成超过2μm的厚厚的氧化物。然而，Fe-Mn基合金相对基材钢具有牺牲腐蚀保护性，因此经过盐雾试验后，基材钢腐蚀深度为0.22mm，即耐蚀性比较良好。
并且，比较例3是热浸镀锌钢板的情况，锌在高温下被氧化而在表面形成超过2μm的厚厚的氧化物，并且基材钢的腐蚀深度为0.33mm，即腐蚀深度较深。
并且，比较例4是根据本发明在下层实施Mn镀覆，上层实施Al镀覆，但在整体镀覆层中下层Mn镀覆厚度所占比例为超过本发明中所限定的60％的情况，下层的Mn在热处理过程中扩散至一部分表层而形成氧化物，因此表面氧化物的厚度超过本发明中所限定的2μm。然而，由于合金层具有对基材钢的牺牲腐蚀保护性，因此基材钢腐蚀深度为0.2mm，即比较良好。
并且，比较例5是在下层实施Al镀覆，而在上层实施Mn镀覆的情况，上层的Mn在热处理过程中，在表面形成氧化物，因此表面氧化物的厚度超过本发明限定的2μm，并且上层的Mn大部分被氧化，导致合金层内的Mn含量低，对基材钢的牺牲腐蚀保护性降低，因此基材钢腐蚀深度为0.45mm，即耐蚀性不良。
并且，比较例6以及7是将Mn以整体镀覆厚度中Mn镀覆所占厚度小于60％以下的方式进行镀覆，并在其上面镀覆Al，整体镀覆厚度为5～30μm的情况，虽然这种情况满足本发明中所限定的范围，但平均升温速度和保持时间脱离了本发明限定的范围，因此由于长时间的加热，形成的表层氧化物的厚度较发明例厚。然而，其合金层包括本发明的Fe-Mn基、Fe-Al-Mn基、Fe-Al基、Al-Mn基等的合金相中的2种以上的合金相，因此具有对基材钢的牺牲腐蚀保护性，基材钢腐蚀深度为0.22mm以下，即为良好。
并且，比较例8是根据本发明在下层实施Mn镀覆，而在上层实施Al镀覆，但在整体镀覆层中下层Mn镀覆厚度所占比例为低于本发明限定的小于5％的情况，由于Mn镀覆厚度小，加热后合金层内只形成大部分的Fe-Al相和薄的Fe-Mn-Al合金相，因此在腐蚀试验中牺牲腐蚀保护能力不足，导致其耐蚀性不良。
以上，虽然对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并不仅限于此，而本领域技术人员显然能理解在不脱离权利要求书记载的本发明的技术思想的范围内，可进行多种修改以及变形。

Claims (15)

1.一种镀覆钢板，其包括：
基材钢板；以及
复合镀覆层，其形成于所述基材钢板的至少一面，以锰基镀覆层和铝基镀覆层交替的方式形成，且最上层形成铝基镀覆层，
其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
2.根据权利要求1所述的镀覆钢板，其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～25μm，其中所述锰基镀覆层所占的厚度比例为20～50％。
3.根据权利要求1所述的镀覆钢板，其中，所述锰基镀覆层包括20重量％以下的选自由铬、锌、铍、镁、钙以及钛组成的组中的1种以上，其中所述20重量％以下的含量排除0重量％。
4.根据权利要求1所述的镀覆钢板，其中，
所述铝基镀覆层包括20重量％以下的选自由锌、硅、镁以及锰组成的组中的1种以上，其中所述20重量％以下的含量排除0重量％。
5.根据权利要求1所述的镀覆钢板，其中，所述镀覆钢板是热压成型用镀覆钢板。
6.一种热压成型部件，其包括：
基材钢板；以及
合金层，形成于所述基材钢板的至少一面，
其中，所述合金层包括选自由铁-锰基合金相、铁-铝-锰基合金相、铁-铝基合金相以及铝-锰基合金相组成的组中的2种以上的合金相。
7.根据权利要求6所述的热压成型部件，其中，所述合金层的最上层为铁-铝-锰基合金相、铁-铝基合金相或者铝-锰基合金相。
8.根据权利要求6所述的热压成型部件，其中，所述合金层还包括选自由锌-锰基合金相、锌-铁基合金相、铁-锰-铝-镁基合金相以及铁-锰-铝-硅基合金相组成的组中的1种以上的合金相。
9.根据权利要求8所述的热压成型部件，其中，
所述合金层的最上层为铁-铝-锰基合金相、铁-铝基合金相、铝-锰基合金相、铁-锰-铝-镁基合金相或者铁-锰-铝-硅基合金相。
10.根据权利要求6所述的热压成型部件，其中，所述合金层的最上层为包括铝的合金相。
11.根据权利要求6所述的热压成型部件，其中，形成在所述合金层的最外表面的表面氧化物的厚度为2μm以下。
12.一种镀覆钢板的制造方法，包括：
准备基材钢板的步骤；以及
在所述准备的基材钢板的至少一面，以最上层形成铝基镀覆层的方式交替形成锰基镀覆层和铝基镀覆层，从而形成复合镀覆层的步骤，
其中，所述复合镀覆层的整体厚度为5～30μm，其中所述锰基镀覆层所占的厚度比例为5～60％。
13.根据权利要求12所述的镀覆钢板的制造方法，其中，所述锰基镀覆层是通过干法镀覆形成。
14.一种热压成型部件的制造方法，包括：
以3～200℃/s的平均升温速度将镀覆钢板加热至Ac3相变点～1000℃的步骤；
在所述温度条件下，对所述加热的镀覆钢板进行热压成型的步骤；以及
对所述热压成型的镀覆钢板进行冷却的步骤。
15.根据权利要求14所述的热压成型部件的制造方法，其中，所述加热步骤之后还包括：在所述温度条件下，将所述加热的镀覆钢板保持240秒以下的步骤。
CN201480069513.6A 2013-12-20 2014-12-12 焊接性及耐蚀性优异的热压成型用镀覆钢板、成型部件及其制造方法 Active CN105917026B (zh)

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